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SMC电动执行器成为SMC气动的可行替代品

SMC气动执行器(也称为SMC气缸)在许多应用中继续发挥重要作用。然而,由于它们可以提供许多性能优势,SMC电动替代品正在取得进展。这些包括更长的循环寿命和可编程性。低成本和快速的致动速度是气动致动器提供的优势之一。SMC Corp.的首席执行官说,一个典型的气动系统由一个 25 毫米冲程压接型气缸和位置开关、电磁阀、流量控制等组成,小批量时的成本约为 200-250 美元。他说,这比成本最低的电子竞争产品低 50% 左右。关于速度,Neff 说气动执行器的运行速度比最常用的电动执行器——滚珠丝杠类型更快。这通常相当于 25 mm 行程每分钟 800 次循环。它们的力与封装尺寸之比也优于电动,他说这在夹持应用或移动大型物体时很重要。但对于那些性能比成本更重要的应用,电动执行器可能是更好的选择。技术的进步及其制造方式也有助于它成为气动执行器的价格相当的替代品。走向电动的优势循环寿命是电动执行器比气动执行器更具优势的领域之一。根据 Neff 的说法,气动执行器的寿命很短,在慢速移动应用中约为 1000 万次循环,而在高循环率应用中为 100 万次。滚珠丝杠电动执行器具有相似的循环寿命。然而,基于直线电机的电动执行器在过去十年左右变得越来越普遍,其循环寿命是气动和滚珠丝杠执行器的 10 倍,Neff 说。循环率也高出两倍。对于不需要旋转气动执行器杆的应用,电动可能是更好的选择。如果使用气动装置,解决方案是使用双杆来防止这种旋转,但这会将组件的成本提高到与传统电动执行器相似的价格。可编程性是电动执行器提供的另一个关键优势。气动执行器需要手动设置和调整,并且很难获得关于其速度和位置的精确反馈。而编码器嵌入到电动执行器中,可实现更精确的运动。随着工业环境中计算机使用的增加以及许多应用对精度的需求,对执行器进行编程的能力可以极大地使最终用户受益。电源是电动执行器可以发挥优势的另一个领域。电力——设施的其他方面已经需要电力——可用于为电动执行器提供动力。但是气动执行器需要安装空气压缩机,这会占用设施空间并增加成本。它们也可能很吵,欧洲等许多地区已经开始规范设施内的噪音,以帮助改善工人的健康。另一方面,电动执行器运行安静。观看 SMC 的视频,展示电动执行器相对于气动执行器的优势。 直线电机执行器在某些应用中,使用某些类型的电动执行器所提供的优势超过了气动版本所提供的低成本优势。Neff 说,这些应用包括需要高速和长循环寿命的应用。他说,像 SMC 开发的那种直线电机电动执行器在这些类型的应用中是有益的。SMC 的执行器使用动圈式执行器技术,其中线圈用于产生移动执行器所需的力,并安装在线性导轨上。气缸的测试表明其生命周期超过 1 亿次,Neff 说唯一磨损的部件是直线导轨。气动选项的生命周期较短,并且由于活塞密封等部件的磨损而经常出现故障。电子组件通常具有较少的活动部件,这有助于减少磨损量,从而减少其他组件所经历的维护或故障。Neff 表示,直线电机电动执行器的速度也比气动执行器快 50%。“直线电机非常快。我们移动的只是几乎没有重量的线圈,”他解释道。同样,能够对电动执行器的速度和位置进行编程,而无需进行任何手动调整,这比气动选项更有优势。一些电动执行器还允许对力进行编程,进一步使最终用户受益。由于直线电机电动执行器安装在直线导轨上,因此没有旋转轴,因此在不需要轴旋转的应用中具有优势。

SMC 的 LEF 系列带内置控制器的线性执行器旨在成为气动版本的具有成本竞争力的替代品。
克服成本挑战成本仍然是电动执行器在市场上超越气动执行器的第一大障碍。虽然电动执行器可以提供许多优势,但它们的价格通常是气动执行器的三倍,这可能是一个困难的提议。克服这一成本障碍是该行业需要关注的地方。Neff 说,这就是 SMC 过去 20 年来一直在努力的方向。降低电动执行器的制造成本是第一步。该公司能够通过使用先进的制造方法来实现这一目标,包括:
激光切割零件,印刷线圈而不是缠绕线圈,成本低于 15 美元的印刷线圈中设计的编码器,以及基于无人机控制器的低成本控制器放大器。
使用高功率激光切割机可使公司每小时生产约 400 个零件,其生产速度与通常用于生产气动元件的机器的生产速度相当。“这使机械成本的制造成本[达到相同的价格],”内夫说。该公司还受益于编码器和控制器成本的下降。刚开始开发电动执行器时,编码器的成本约为 125 美元。现在它低于 15 美元,因为该公司生产自己的编码器。 SMC的部门开发、测试和制造了自己的光学编码器系列。这不仅有助于降低执行器的生产成本,还有助于解决许多公司面临的供应链问题。这消除了对供应商的依赖,使公司能够控制成本。Neff 表示,用于执行器的控制器价格低于 25 美元,因为该公司已经采购了用于无人机的控制器芯片。因为它们是大批量消费电子元件,它们价格低廉,同时仍提供致动器运动所需的精度。打印其执行器中使用的线圈而不是像其他制造商那样缠绕它们也有助于降低制造成本。Neff 将其等同于电路板制造技术——它们可以在任何地方打印,并且每天可以在标准商用机器上打印多达 5,000 个。这在不影响质量的情况下降低了机床和零件成本,而质量实际上得到了改善。Neff 说线圈电阻变化减少了 90%,因为它是印刷而不是缠绕的。这些制造成本的降低使电动执行器的价格与非旋转气动版本的价格一致,为它们在需要高速或精密装配的应用中的使用提供了途径。观看 SMC 的视频,展示使用电动推杆进行产品标签的好处。 Neff 表示,气动执行器及其有利的尺寸与力比仍然具有前期成本优势。对于需要更高力的应用,气动仍然具有优势。但随着电动执行器的成本持续下降,特别是随着销量的增加,在大约 10 年内,电动执行器的价格可能会与气动解决方案的价格相媲美。他的结论是,气动技术可以与液压技术并行,因为电动解决方案在市场上变得越来越普遍,但他表示,气动执行器的使用量下降会更慢,因为可能总是存在气动执行器是首选的用例。
电气气动技术在哪里发挥作用?电动液压技术——电动和液压技术的结合——在许多应用中变得很普遍。但是电动气动技术呢,如果将气动和电动结合起来会产生什么好处呢?SMC Corp. 的首席执行官 Ed Neff 表示,该公司在这一领域已经做了一些事情,使用他所说的空气而不是电力。SMC 的执行器轴连接到气动活塞的背面。电子设备允许快速、精确的运动,然后添加空气以提供力量。他说这种技术对于那些需要速度、精度和力量的应用是有益的。

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